Мы стоим на пороге, когда редактирование человеческого генома, включая модификации зародышевой линии, перестаёт быть лишь технической возможностью и приобретает коммерческую привлекательность. Отбросив социально-расовые дискуссии, сосредоточимся на области, где такие изменения становятся критически необходимыми: долговременных пилотируемых космических экспедициях. Хотя эволюция научила нас приспосабливаться ко всем климатическим зонам и трансформировать Землю ради комфорта, иные планеты — крайне негостеприимны. На сегодня терраформирование ближе к научной фантастике, нежели к инженерному проекту, а подготовить человека к жизни в неблагоприятных условиях космоса намного реалистичнее, чем переделывать чужую среду.
Учитывая технологический прогресс и объём инвестиций, первые продолжительные поселения, скорее всего, возникнут на Марсе, а не на Луне: атмосферные и льдистые запасы, а также марсианская гравитация делают его более перспективным. Я уже касался этой темы в публикациях на SE7ENе, ниже напомню ключевые из них.
-
В статье «Пещерные астронавты. Предыстория освоения внеземных лавовых трубок» анализировались проекты заселения марсианских и лунных пещер с учётом опыта земного метро и высотных зданий. Лавовые трубки могли стать естественной защитой от радиации и обеспечивали бы доступ к подземным водным ресурсам.
-
В материале «Острова, пустыни и песочницы: как устроен тест-драйв марсоходов» разбиралось развитие марсоходов, совершенствование их приборов и методы апробации на Земле. Эти роботы закладывают технологическую базу для будущих пилотируемых миссий.
-
В публикации «В ожидании зелёного утра» я описывал эксперименты по выращиванию сельскохозяйственных культур в субстрате, имитирующем марсианский реголит. Критическое рассмотрение этих финтов предложено в статье «Почему на Марсе не получится ничего вырастить?».
Особо отмечу материал «Через тернии к Красной планете: почему космонавты круче роверов и когда наконец можно будет сажать картошку на Марсе» и обзор проекта Биосфера-2 «Как построить убежище и (не)облажаться». Для понимания потенциала генного редактирования рекомендую «Переписывая код жизни: как инструменты генного редактирования могут навсегда изменить медицину?».
Предпосылки генетических доработок космонавтов
На МКС уже проводятся многомесячные миссии, в рамках которых случился «близнецовый эксперимент» с американцами Марком и Скоттом Келли (род. 21.02.1964). Скотт провёл на орбите почти год (27.03.2015–02.03.2016), сопоставимый с полётом в одну сторону на Марс (~200 дней). Врачи отслеживали биоритмы и состояние здоровья братьев, чтобы оценить влияние микрогравитации и космических лучей.
Никто на Земле не эволюционировал под воздействием микрогравитации и жёсткой радиации. Если бы марсианцы формировались естественным путём, они утратили бы приспособления к условиям Земли. Поэтому освоение Солнечной системы потребует прицельного редактирования генома: такая перспектива уже выходит из сферы фантастики, но сталкивается с серьёзными техническими и этическими вызовами.
Примером редактирования зародышевой линии стал опыт китайского учёного Хэ Цзянькуя (р. 1984). В конце 2018-го из отредактированных эмбрионов родились Лулу и Нана с деактивированным геном CCR5, вырабатывающим белок, необходимый для проникновения ВИЧ. Общество оказалось не готово, и в 2019 году Хэ получил трёхлетний срок заключения.
Для космических целей более актуальны модификации взрослых людей через аутологичные гемопоэтические стволовые клетки. В статье «In vivo gene editing of human hematopoietic stem and progenitor cells using envelope-engineered virus-like particles» описан метод доставки генов с помощью вирусоподобных частиц без ДНК.
Значимые прорывы позволяют внедрять в организм растительные и бактериальные гены, повышающие устойчивость к радиации и улучшающие восстановление. Направляя эти исследования на адаптацию к марсианским условиям, можно значительно расширить возможности будущих колонистов.
Избыточный кислород в герметичных модулях усиливает окислительный стресс и ускоряет старение. Поэтому активация «генов долголетия» или включение в рацион генномодифицированных растений могут замедлить старение на время полёта.
Данные близнецового эксперимента подтверждают: микрогравитация изменяет (чаще подавляет) экспрессию генов лейкоцитов, что ослабляет иммунитет. У 247 генов активность возросла, у 29 — снизилась, а спустя год после возвращения всё восстанавливалось.
Радиационная нагрузка в космосе связана с космическими лучами и солнечным ветром, от которых экипаж не защищён. На Марсе ситуация схожа: атмосфера всего в 1/200 от земной, отсутствуют магнитное поле и озоновый слой. Попытки встроить ген Dsup от тихоходок оказались неудачными — белок оказался нейротоксичным для человека.
Что ждёт нас дальше
Альтернативой редактированию самого человека может стать модификация его микробиома. Космос уже влияет на кишечную флору, и предобучать будущих марсианцев диетой, обогащённой генномодифицированными бактериями, стоит задуматься: бактерии способны обмениваться плазмидами, что позволяет им передавать гены, облегчающие работу вестибулярного аппарата, замедлять потерю костной массы и подавлять воспаление.
Тем не менее, без необратимого генетического вмешательства в конечном счёте колонизация отдалённых уголков Солнечной системы остаётся маловероятной.
